摘要：介紹了一種基于嵌入式圖像采集與傳輸?shù)姆桨?，完成了基本的硬件設(shè)計和軟件開發(fā)。硬件方面采用了USB攝像頭與S3C2440處理器組成嵌入式圖像采集裝置，并通過以太網(wǎng)連接宿主機(jī)；軟件方面分為系統(tǒng)軟件的移植和應(yīng)用軟件的開發(fā)。系統(tǒng)軟件包含ARM平臺的BOOTLOADER和嵌入式WinCE系統(tǒng)的定制和移植，以及攝像球驅(qū)動的開發(fā)；應(yīng)用軟件包括圖像采集模塊設(shè)計和圖像傳輸模塊設(shè)計。經(jīng)測試，該系統(tǒng)具有體積小，穩(wěn)定性高和快速開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：圖像采集；嵌入式系統(tǒng)；圖像傳輸；WinCE

    隨著我國科技進(jìn)步和社會的發(fā)展，數(shù)字視頻圖像的采集、存儲、處理及傳輸技術(shù)在最近幾年得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，各類圖像采集及處理系統(tǒng)已經(jīng)逐漸深入到人們生活的各個方面。與視頻采集卡等傳統(tǒng)圖像采集系統(tǒng)相比，嵌入式圖像采集系統(tǒng)具有體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在智能交通、遠(yuǎn)距離監(jiān)控、計算機(jī)視覺等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文介紹了一種應(yīng)用ARM微處理芯片和WinCE操作系統(tǒng)的圖像采集解決方案。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
    該設(shè)計主要由3大部分組成，USB攝像頭通過USB接口與AMR開發(fā)板(下位機(jī))相連，PC機(jī)(上位機(jī))通過網(wǎng)絡(luò)接口(網(wǎng)卡)和以太網(wǎng)線與ARM開發(fā)板相連。攝像頭負(fù)責(zé)對圖像數(shù)據(jù)的采集，然后將數(shù)據(jù)傳送到運(yùn)行在WinCE上的服務(wù)端程序，服務(wù)端程序負(fù)責(zé)將采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再將其傳送到運(yùn)行在PC機(jī)上客戶端程序并顯示出來。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件組成
    利用ARM9S3C2440A開發(fā)板以及一只中星微芯片ZC030x系列的USB攝像頭作為硬件環(huán)境，在開發(fā)板上燒寫一個WinCE 5．0的操作系統(tǒng)，并編寫一個服務(wù)端程序。這個服務(wù)端程序運(yùn)行在WinCE 5．0上，主要完成調(diào)用攝像頭進(jìn)行圖像采集功能，然后將采集到的圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到PC機(jī)上。這就實(shí)現(xiàn)了一個基于嵌入式平臺的圖像采集與傳輸系統(tǒng)的簡單架構(gòu)。日后可根據(jù)實(shí)際需要，在這個架構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)以及增加需要的功能。
    目前用于攝像頭的DSP主要有中國中星微公司的DSP芯片(ZC030X)和美國OV公司的OV511+芯片。在國內(nèi)市場上，USB攝像頭基本上采用中星微公司的DSP芯片，而OVS11+芯片的攝像頭則比較難找到。考慮到中星微的市場普及率，本系統(tǒng)采用了ZC030x的DSP芯片。

3 系統(tǒng)軟件的開發(fā)
3．1 WinCE驅(qū)動架構(gòu)
    在WinCE下的驅(qū)動開發(fā)，需要面向上下2個界面，即：WinCE的驅(qū)動結(jié)構(gòu)和具體硬件的Datasheet，所以必須首先深入了解一下WinCE整個系統(tǒng)驅(qū)動架構(gòu)。在WinCE下驅(qū)動模型分為本機(jī)驅(qū)動模型和流接口驅(qū)動模型。本機(jī)驅(qū)動程序用于低級、內(nèi)置設(shè)備，提供一組微軟定制的接口，可以通過移植和定制微軟提供的驅(qū)動樣例來實(shí)現(xiàn)。
3．2 圖像采集模塊
    圖像數(shù)據(jù)是通過攝像頭來采集的，服務(wù)端如何調(diào)用攝像頭已成為問題的關(guān)鍵。硬件與軟件之間的聯(lián)系，必須通過驅(qū)動程序來實(shí)現(xiàn)。攝像頭的驅(qū)動已經(jīng)封裝成動態(tài)鏈接庫DLL文件了，而且還提供了所有的功能接口函數(shù)。因此，只要直接調(diào)用其接口函數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。具體的步驟是打開攝像頭設(shè)備，初始化攝像頭設(shè)備，初始化視頻信息，獲取視頻幀與JPEG圖像，關(guān)閉視頻設(shè)備。其中，獲取視頻幀與JPEG圖像最關(guān)鍵，獲取視頻幀與JPEG圖像的主要代碼如下：

3．3 建立與PC操作系統(tǒng)與WinCE系統(tǒng)文件同步
    要建立ARM板上的WinCE與PC機(jī)上的操作系統(tǒng)同步，必須安裝微軟提供的同步軟件ActiveSync。安裝該軟件的主要作用是通過USB接口把PC機(jī)上編譯的應(yīng)用程序或者驅(qū)動文件下載到WinCE上，其界面如圖2所示。

4 系統(tǒng)測試
    聯(lián)機(jī)總體調(diào)試，也就是將應(yīng)用程序下載到實(shí)際ARM開發(fā)板中進(jìn)行測試。通過上文所述步驟，基本上已將測試環(huán)境部署好了，接下來還有一些部署工作需要完成。具體步驟如下：
    (1)用交叉網(wǎng)線將ARM板的網(wǎng)絡(luò)接口與PC機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口連接起來。
    (2)利用同步軟件ActiveSync將驅(qū)動文件ZC030x．dll和應(yīng)用服務(wù)端程序下載到WinCE系統(tǒng)。將ZC030x．dll放到Windows文件夾下。
    (3)插入USB攝像頭，此時操作系統(tǒng)會提示輸入檢測到的設(shè)備驅(qū)動名稱，然后輸入“ZC030x”。
    (4)在WinCE上運(yùn)行服務(wù)端程序，運(yùn)行界面如圖3所示。
    (5)在PC機(jī)上運(yùn)行客戶端程序，成功接收到JPEG圖像，運(yùn)行界面如圖4所示。

5 結(jié)語
    設(shè)計了采用USB攝像頭與S3C2440處理器組成的嵌入式圖像采集系統(tǒng)，經(jīng)在PC機(jī)上運(yùn)行客戶端程序，成功地接收到了JPEG圖像。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有體積小，穩(wěn)定性高和快速開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)。